CS228629B1

CS228629B1 - Reactor for catalytic reactions in multiphase systems

Info

Publication number: CS228629B1
Application number: CS656482A
Authority: CS
Inventors: Jan Ing Csc Uhlar; Pavel Ing Csc Seichter; Konstantin Dipl Tech Hruban; Pavel Ing Dolezal; Josef Pasek
Original assignee: Uhlar Jan; Seichter Pavel; Konstantin Dipl Tech Hruban; Pavel Ing Dolezal; Josef Pasek
Priority date: 1982-09-13
Filing date: 1982-09-13
Publication date: 1984-05-14

Abstract

Vynález sa týká reaktoru pre katalytické reakcie vo viacfázových systémoch. Reaktor pozostáva z nádoby opatřenéj narážkami a prívodom tlakového plynu, v ktorej je centrálně uložený hriadel, na ktorom je umiestnené sústava dvoch miešadiel z ktorých horné je radiálně diskové a spodně je axiálně lopatkové. Spodně miešadlo je umiestnené vo vnutri usmerňovacieho valca opatřeného vnůtornými narážkami. Pod horné miešadlo je přívodnými trubkami plynu samonasávaný plyn z priestoru nad hladinou. Tlakový plyn je do nádoby prievadzaný samostatným prívodom, ktorý je pri dne nádoby zakončený predrozdelovačem plynu, s výhodou kuželového tvaru.The invention relates to a catalytic reactor reactions in multiphase systems. The reactor consists of a vessel provided with a cushions and pressure inlet gas in which it is centrally stored the shaft on which the system is located two stirrers of which the top it is radially disc and the bottom is axially blade. The bottom stirrer is placed in the interior of the guide roller provided innuendo. Under the top stirrer it is self-priming gas supply pipes gas from above the surface. The pressurized gas is fed into the vessel a separate inlet that is at on the day of the end of the container gas, preferably conical.

Description

Vynález sa týká reaktora pre katalytické reakcie vo viacfázových 3ystémoch.The present invention relates to a reactor for catalytic reactions in multiphase 3-systems.

Reakcie vo viacfázových systémoch sa možu uskutočňovaf v kvapalnej alebo plynnéj fáze· Reakcie v kvapalnej fáze majú význam hlavně pr,i malotonážnych výrobách alebo v případe výroby látok s vysokým bodom varu·Reactions in multiphase systems can be carried out in liquid or gas phase · Liquid phase reactions are important mainly in small-scale production or in the production of high boiling substances ·

-ϊ 228 829-ϊ 228 829

V súčasnej době používané reaktory pre katalytické reakcie vo viacfázových systémoch, kde kontinuálnou fázou je kvapalná fáza, majú riešené premiešavanie fáz aj v kvapalnej fáze buď použitím mechanického miešania alebo pomocou recirkulácie plynnej, popřípadě kvapalnej fáze.The currently used reactors for catalytic reactions in multiphase systems, where the continuous phase is a liquid phase, have solved phase mixing also in the liquid phase either by using mechanical stirring or by recirculating the gaseous or liquid phase.

V případe recirkulácie plynnej fázy sa plynná fáza váčšinou privádza do dna nádoby pomocou rozdelovačov plynu rozných typov.In the case of gas phase recirculation, the gas phase is usually fed to the bottom of the vessel by means of gas distributors of various types.

lnou možnostou je usporiadanie reaktora s, recirkuláciou kvapalnej fázy a jej rozstrekovaním do plynného pries toru. Gba uvedené spósoby kladů značné nároky na cirkulačně čerpadlo a rozptylovacie zariadenia najma v případe použitia suspenznych katalyzátorov. Reaktory s mechanickými miešadlami sú opatřené prívodom plynu ku dnu nádoby pod miešadlo radiálneho typu, ktorým sa plyn rozptyluje do kvapaliny. Účinnost tohto systému rychle klesá pri nižších prietokoch plynu, ktoré sú u tohto typu reakcií běžné. Tento problém sa potom rieši recirkuláciou plynnej fázy, čomá za následok komplikácie spojené s kondenzáciou plynnej fázy a inštaláciou kompresoru. Iná možnost riešenia spočívá v použití viacerých miešadiel na spoločnom dutom hriadeli, kde sa využívá efektu samonasávania, ako je například v Československem autorskom osvědčení č.213 247. Nevýhodou takéhoto systému je však dlhý hriadel’, ktorý si vyžaduje inštaláciu ďalšieho ložiska.Another possibility is to arrange the reactor with, recirculating the liquid phase and spraying it into the gas space. The above-mentioned methods have considerable demands on the circulation pump and dispersion devices, especially when slurry catalysts are used. Reactors with mechanical stirrers are provided with a gas supply to the bottom of the vessel under a radial type stirrer through which the gas is dispersed into a liquid. The efficiency of this system decreases rapidly at the lower gas flows common to this type of reaction. This problem is then solved by recirculating the gas phase, resulting in complications associated with gas phase condensation and installation of the compressor. Another solution is to use several stirrers on a common hollow shaft, which uses the self-priming effect, such as in Czechoslovakian Certificate No.213 247. However, the disadvantage of such a system is the long shaft, which requires the installation of an additional bearing.

Vyššie uvedené nedostatky pódia vynálezu odstraňuje reaktor pre katalytické reakcie vo viacfázových systémoch, pozostávajúci z nádoby opatrenej narážkami , z přívodu tlakového plynu a z hriadela s miešadlami, pričom na hriadeli, ktorý je v ose nádoby rotujú dve miešadlá. Spodné miešadlo je axiálně lopatkové a rotuje vo vnútri usmerňovacieho valca, ktorý je opatřený vnútornými narážkami. Horné miešadlo je radiálně diskové pod ktoré je zaústěná najmenej jedna fpMfcasift rúrka plynu, ktorej druhý koniec ústi nad hladinou kvapaliny.The above-mentioned drawbacks of the invention overcome the catalytic reaction reactor in multiphase systems, consisting of a vessel provided with baffles, a pressurized gas supply and a stirrer shaft, with two stirrers rotating on a shaft that is in the vessel axis. The bottom stirrer is axially paddle-shaped and rotates inside a deflection cylinder provided with internal stops. The upper stirrer is a radially disc-shaped disk under which at least one fpMfcasift gas tube opens, the other end of which opens above the liquid surface.

228 829228 829

Přívod tlakového plynu je v spodněj časti nádoby zakončený predrozdelovačom plynu. Axiálně lopatkové miešadlo je umiestnené vo výške 0,3 až 1,3 priemeru nádoby nad dnom, pričom jeho priemer je 0,15 až 0,35 priemeru nádoby. Radiálně diskové miešadlo je umiestnené vo vzdialenosti 0,6 až 1,5 priemeru nádoby nad axiálnym lopatkovým miešadlom a jeho priemer je 0,15 až 0,35 priemeru nádoby. Usměrňovači válec v ktorom je umiestnené axiálně lopatkové miešadlo je umiestnený vo výške 0,2 až 0,6 priemeru nádoby nad dnom a jeho výška je 0,4 až 1,2 priemeru nádoby, Vo vnútri usmerňovacieho valca je připojené 2 až 8 vnútorných narážok. Přívod tlakového plynu j.e v spodněj časti nádoby zakončený predrozdelovačom plynu, ktorý je s výhodou tvořený kuželovitou plochou rozširujúcou sa v smere ku dnu nádoby a jej vrcholový uhol je 60 až 120° a na spodnom okraji opatřený zubovitými výrezmi. Predrozdelovač k přívodu tlakového plynu je připojený příchytkami. Axiálně lopatkové miešadlo je opatřené stabilizačným prstencom, ktorého vnútorný priemer je zhodný s vonkajším priemerom miešadla a jeho výška sa pohybuje v rozmedzí 0,2 až 0,6 priemeru miešadla.The pressurized gas supply is terminated in the lower part of the vessel by a gas pre-divider. The axial paddle stirrer is positioned at a height of 0.3 to 1.3 of the vessel diameter above the bottom, with a diameter of 0.15 to 0.35 of the vessel diameter. The radial disk stirrer is located at a distance of 0.6 to 1.5 vessel diameter above the axial paddle stirrer and has a diameter of 0.15 to 0.35 vessel diameter. The deflection cylinder in which the axially-blade stirrer is located is located at a height of 0.2 to 0.6 vessel diameter above the bottom and its height is 0.4 to 1.2 vessel diameter. Inside the deflection cylinder 2 to 8 internal stops are attached. The pressurized gas supply is terminated at the bottom of the vessel by a gas pre-divider, which preferably consists of a conical surface extending in the direction of the bottom of the vessel and having an apex angle of 60-120 ° and toothed cut-outs at the lower edge. The pre-separator is connected to the pressure gas supply by means of clips. The axial paddle stirrer is provided with a stabilizing ring whose inner diameter coincides with the outer diameter of the stirrer and its height is in the range of 0.2 to 0.6 of the stirrer diameter.

Hlavnou výhodou usporiadania podl’a vynálezu je rýchla a účinná dispergácia plynnej fázy a súčasne zaistenie . vznosu suspenzného katalyzátore, Dispergácia plynu je zaisťovaná jednak predrozdelením prúdu plynu predřozdelovaóom a najmá intenzívnym samonasávaním z priestoru nad hladinou kvapaliny pomocou radiálneho diskového miešadla. Vznos katalyzátore a jeho účinné suspendovanie v celom priestore vsádzky je zaitené intenzívnym axiálnym tokom smerom ku dnu vo vnútri usmerňovacieho valca, pomocou axiálneho lopatkového miešadla. Přitom umiestnenie tohoto miešadla vo vnútri usmerňovacieho valca umožňuje výrazné skrátenie dížky hriadele miešadla.The main advantage of the arrangement according to the invention is the rapid and efficient dispersion of the gas phase and at the same time securing. The dispersion of the gas is ensured both by pre-distribution of the gas stream by the pre-distributors and in particular by intensive self-suction from the space above the liquid level by means of a radial disk mixer. The catalytic build-up of the catalyst and its effective suspension throughout the batch space is ensured by an intense axial flow towards the bottom within the deflection roller, by means of an axial paddle stirrer. The positioning of this stirrer inside the deflection roller makes it possible to significantly reduce the length of the stirrer shaft.

228 829228 829

- 5 Pre zaistenie stability chodu hriadela miešadla je axiálně lopatkové miešadlo opatřené stabilizačným prstenoom. Příkladné zariadenie podlá vynálezu je znázorněné na připojených výkresoch, kde:In order to ensure the stability of the agitator shaft operation, the impeller is axially equipped with a stabilizing ring. An exemplary device according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which:

obrázok 1 představuje pózdlžny rez zariadením podlá vynálezu obrázok 2 představuje detail predrozdelovača plynu.Figure 1 is a sectional view of a device according to the invention; Figure 2 is a detail of a gas pre-divider.

Zariadenie znázorněné na výkresoch je tvořené nádobou 1, opatřenou narážkami 3 a prívodom tlakového plynu 8. Hriadel 2 na ktorom sú umiestnené miešadla £ a 3» Ó^e umiestnený v ose nádoby 1. Hriadel 2 je zakončený axiálnym lopatkovým miešadlom 3» nad ktorým je umiestnené radiálně diskové miešadlo 4. Pod toto miešadlo £ je zavedená najmenej jedna přieévacia rúrka plynu 10. Axiálně lopatkové miešadlo 3 3^e umiestnené vo vnútri usmerňovacieho valca 3» ktorý je opatřený vnútornými narážkami χ. Usměrňovači válec 6 končí pri dne nad prívodom tlakového plynu 8 s predrozdelovačom. Predrozdelovač plynu 3 je s výhodou tvořený kuželovou plochou 11 opatřenou výrezmi 12 a připevněnou k přívodu plynu 8 příchytkami 13. Axiálně lopatkové miešadlo 3 j^Q P^re lepšiu stabilitu chodu hriadela miešadla 2 opatřené stabilizačným prestencom 14.The apparatus shown in the drawings is formed by a container 1, provided with baffles 3 and the supply of pressurized gas 8. The shaft 2 on which are disposed the agitator and £ 3 "O ^e disposed in the axis of the container 1. The shaft 2 terminates with axial paddle 3» which is disposed above the radial disc stirrer 4. Under the £ stirrer is introduced at least one přieévacia gas pipe 10. Axial paddle 3 3 ^e located inside the cylinder 3 Guidance »which is equipped with internal baffles χ. The deflection cylinder 6 terminates at the bottom above the pressurized gas supply 8 with a pre-divider. Predistributer gas 3 is preferably constituted by a conical surface 11 provided with recesses 12 and fixed to the gas inlet 13 axially clamps 8 paddle 3 S ^Q P ^re better stability of operation of the agitator shaft 2 provided with a stabilizing Presto 14th

Použitím zariadenia podlá vynálezu sa dosiahne vyššieho účinku tým, že systém rotačných miešadiel zaisťuje. nasávanie plynu z priestoru nad hladinou a jeho účinnú disperziu a spolu s usmerňovacím valcom i efektívny vznos suspenzného katalyzátore i pri použití relativné kratšieho hriadela miešadla.By using the device according to the invention, a higher effect is achieved by providing a rotary stirrer system. suction of gas from above the surface and its effective dispersion and, together with the deflection roller, the effective suspension of the slurry catalyst even when using a relatively shorter stirrer shaft.

Týmto spósobom je možné skrátiť reakčnú dobu a odstránit problémy spojené s usadzovaníra katalyzátore na dne nádoby.In this way, it is possible to shorten the reaction time and eliminate the problems associated with catalyst deposition at the bottom of the vessel.

228 B29228 B29

- 6 ~- 6 ~

Zariadenie podl’a vynálezu je vhodně najma ako hydrogenačný reaktor pre reakcie v kvapalnej .fáze. V tomto prí páde sa do reaktora privádza vodík, ktorý při -zvýšenej teplote a tlaku reaguje s násadou za súčasného vývinu tepla·Suitably, the device according to the invention is in particular a hydrogenation reactor for liquid phase reactions. In this case, hydrogen is fed to the reactor, which reacts with the feed at elevated temperature and pressure, generating heat.

Úoelom zariadenia podlá vynálezu je ekonomické zabezpeoenie obooh základných chemicko-inžinierskýoh požiadaviekí rýchlej a účinnej absorbcie vodíka v roztoku a vznos tuhej zrnitéj fázy·The purpose of the device according to the invention is to economically ensure both the basic chemical-engineering requirements for rapid and efficient absorption of hydrogen in solution and the emergence of a solid granular phase.

V nižšie uvedenej tabulke sú uvedené příkladné pa-The table below shows exemplary

rametré a dosahované hodnoty pre reaktor k uskutočneniu katalytickej reakcie vo viacfázových systémooh. and the values achieved for the reactor to carry out the catalytic reaction in multiphase systems. pracovný objem reaktora reactor working volume /m³// m ³ / 1,05 1.05 frekvencia otáčolc hriadela /min“·¹·/shaft speed / min "· ¹ · / 980 980 celkový príkom miešadla total stirrer crossbar /kW/ / KW / 4,5 4.5 pracovná teplota working temperature /°c/ / ° C / 130 až 130 to 200 200 pracovný tlak working pressure /MPa/ / Bar / 6 až 6 to 9 9 doba reakcie reaction time /h/ / H / 3 až 3 to 6 6

Predmet vynálezuObject of the invention

Claims

Object of the invention 228 829

1.5 of the vessel diameter (1) above the axial impeller (5) and its diameter is 0.15 to 0.35 of the vessel diameter (1) ·

Reactor for catalytic reactions in multiphase systems consisting of a vessel provided with stops, a pressurized gas supply and a stirrer shaft, characterized in that two stirrers are mounted on the shaft (2), the bottom of which is an axially paddle stirrer (5), rotates inside a baffle (6) provided with internal baffles (7) and the top is a radial disk mixer (4) below which at least one gas tube (10) extends at its upper end above the liquid level, wherein a pressurized gas supply (8) is provided in the lower part of the container (1) with a gas pre-divider (9);

2. A reactor according to claim 1, characterized in that the axial-blade stirrer (5) is located at a height of 0.3 to 1.3 of the vessel diameter (1) above the bottom, the diameter of which is 0.15 to 0.35 of the vessel diameter. (1) and the radial disc stirrer (4) is located at a distance of 0.6 to

3. A reactor according to claim 1, characterized in that the deflection cylinder (6) is positioned at a height of 0.2 to 0.6 above the bottom of the vessel (1), the height of which is 0.4 to 1.2. of the vessel (1), its internal diameter being. 0.3 to 0.7 of the vessel diameter (1) and the number of internal stops (7) is 2 to 8.

228 829

* 4. A reactor according to any one of Claims 1 to 3, characterized in that

120 ° provided with notches (12) at the lower edge and connected to the pressure gas supply (8) with clips (13);

5. A reactor according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the axial paddle stirrer (5) is provided with an attachment ring (14) whose internal diameter coincides with the external diameter of the stirrer (5) and has a height ranging from 0.2 to 0.6 stirrer diameter (5) ·